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斯图加特天文台望远镜清洗工程

清洗斯图加特天文台望远镜。

发布时间:Aug 4, 2020

斯图加特天文台望远镜清洗工程

满天星辰

使用现代化的大型望远镜,可以在夜空中看到大约100亿颗星星。但是,从斯图加特天文台上,看不到这么多星星。斯图加特天文台位于斯图加特市乌兰德山丘上,始建于1921年。斯图加特市是南德意志地区一个邦的首府,繁华喧闹;乌兰德山丘坐落在城市的中部,主要城区处于谷地中;在山丘上,可以隐约听到从谷地传来的交通噪声和火车站广播的回声;路灯和各种城市灯光散射到夜空中,像一个大罩子,罩住整座城市。由于有这种光污染,天文台的志愿团队通过他们的望远镜,只能看到这100亿颗星星其中的一小部分。不过,不只是光污染会妨碍天体观测;灰尘、昆虫、花粉以及风吹雨淋也会弄脏望远镜的镜片,让星星看上去黯淡无光。

Ulrich Teufel既是一名工程师,又是一名热心的业余天文爱好者;小时候,他喜欢透过卧室的窗户仰望星空;从那时起,逐渐形成了对天文的兴趣爱好;由于爱好天文,在很早之前他就加入了负责维护管理天文台的社团。随着望远镜里的污垢不断积累,他再也无法看清目标。在一个阳光明媚的星期二,49岁的Teufel把150公斤重、安装在轨道上的望远镜从金属存放仓里拉出来。他说,“今天,我们要开始清洗望远镜的镜片。”这听起来是一项简单的任务,但实际上很有挑战性

斯图加特天文台望远镜清洗工程

高度精密的表面

望远镜的核心部件是一块30公斤重、50厘米宽的高精度镜片。高精度镜片(大镜片)安装在望远镜的下端,把入射星光反射到另一块镜片(副镜片)上。副镜片把影像投射到目镜中;影像经过目镜,进入观测者的眼中。大镜片的表面非常精密,操作时必须格外小心谨慎,只允许存在纳米级的误差。任何超出规格的误差会导致影像失真。此类高精度表面天生敏感。如果你简单地用抹布擦拭,抹布的纤维会在镜面上留下数不清的细小划痕。Teufel说,“如果使用带划痕的镜面,影像效果会更差,还不如脏污的镜片。因此,宁肯镜面脏一点儿,也不能采用不当的方式去清洗。”

但是,尽管如此,污垢必须要清除;考虑到清洗作业要求非常精细,因此交给专业人士进行更好。为了清洗镜面,Ulrich Teufel和社团里的两名同事请了一天假,因为他们预计清洗作业需要持续数小时。望远镜被移动到场院上后,他们开始工作。首先,拧下后盖,小心地把镜面和底座一起取出。取出镜面后,马上就能知道多年来在镜面上积累了多少污垢。可以明显地看到,表面上覆盖了一层灰膜,还有很多黑点。这不奇怪,毕竟,望远镜上一次清洗是在2008年,此后多年没有清洗。

斯图加特天文台望远镜清洗工程

正确操作、耐心等待

现在,需要精心、细致的操作。把镜片放在一个大型容器中,在蒸馏水中浸泡污垢。Teufel说,“如果使用普通的自来水,会在镜面上留下水垢污渍,这是我们希望避免的。”然后,加入少量的专门用于清洗太阳能的清洗剂。这种清洗剂性质非常柔和,适用于清除花粉、烟尘和灰尘等顽固污垢。现在,需要保持耐心,因为必须等待两小时,让清洗剂溶液起反应。

在这段时间里,Ulrich Teufel清扫望远镜镜筒。蜘蛛网、灰尘和花粉被吸附在镜筒内侧的黑色绒布上。另外,衬于望远镜内侧的黑色绒布还可以吸收散射光,确保星星的影像清晰。很快,他拿来多功能吸尘器,装上抽吸刷,开始吸除污垢。

光洁如新、闪闪发亮

两小时后,再看镜面:现在,污垢已经浸泡充分,在无需接触敏感表面的情况下,大部分污垢已经脱落。然后,用不含绒的抹布轻轻地擦拭表面,擦除剩余的污垢。最后,使用酒精溶液洗掉油脂性残余物。

清洗作业结束后,团队成员把沉重的镜面从容器中取出;看到光洁如新、闪闪发亮的镜面时,他们笑逐颜开。现在,再一次需要精心、细致的操作:戴上丝绒手套,把这个精密的部件装回到底座上,然后安装到望远镜的镜筒中。

斯图加特天文台望远镜清洗工程
斯图加特天文台望远镜清洗工程
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清晰的星星视界

夜幕降临,繁华的城区谷地掩映在周围山丘长长的阴影中;城市附近,明亮的斯图加特电视塔高高耸立,直插夜空。斯图加特天文台清洗团队开始当天的最后一项任务:校准望远镜。

校准时,需要精确地调整望远镜的不同镜片:主镜片轴线、副镜片和对焦器相互对齐,避免任何歪斜。大约一小时后,校准工作完成,又能清楚地观测星星了。这位热心的业余天文爱好者总结到,“为了这个,我们付出的努力都是值得的。”有些学生和游客经常来乌兰德山丘参观游览;现在,他们能清楚地看到星星的影像了,至少能看清100多亿颗星星其中的一部分。而且,现在,Ulrich Teufel又能看到他喜爱的猎户星座了。